[發明專利]復合式絕緣體上硅薄膜基片及其制作方法

無效

• 申請號: 96119843.5
• 申請日: 1996-09-27
• 公開（公告）號: CN1078738C
• 公開（公告）日: 2002-01-30
• 發明（設計）人: 濱嶋智宏;新井謙一
• 申請（專利權）人: 日本電氣株式會社
• 主分類號: H01L21/02
• 分類號: H01L21/02;H01L21/70;H01L21/762;G03F9/00
• 代理公司: 中科專利商標代理有限責任公司
• 代理人: 林道濂,盧紀

本發明涉及一種聯接復合式絕緣體上硅薄膜基片(此后稱SOI)的結構，及該基片的制作方法。

相關技術的描述如下：用連接基片技術制成的SOI基片為代表的多層結構的基片隨著其聯接性能的改進，最近發現有廣泛的用途。特別是，那些具有諸如隱埋的氧化硅層的絕緣層的SOI基片，已被實際應用作為需要高耐壓的電源集成電路等領域的介電分離基片。在功率器件領域中，通過在基片表面上定位提供SOI結構，由此在單芯片上形成一個高耐壓、縱向功率金屬氧化物半導體場效應晶體管(MOSFET)裝置區，及一低耐壓、控制電流裝置區來滿意對高密度和高耐壓的要求，這在諸如日本特許出願公開平4-29353號中已有描述。制作這種類型的SOI基片的方法將參考附圖8進行闡述。

首先，通過RIE(活性離子蝕刻)或其它蝕刻方法在N⁺型(100)硅基片21的表面一定部分形成一個大約1μm高的表面臺階。這在圖8(a)中有顯示。通過熱氧化或其它方法在硅基片21的整個表面上形成一個氧化硅薄膜22。氧化硅薄膜22的高出部分通過機械研磨被除去，而提供一個包含單晶硅21和氧化硅薄膜22的平滑的表面。如此形成的硅基片此后將被稱為“第二”基片。

然后，如圖8(b)中所顯示的，第二硅基片21被翻轉過來，且其包含氧化硅薄膜22的平滑側表面與一個N^-型(100)硅基片11的主表面直接面對面地聯接，我們稱其為第一基片。所獲得的復合結構通過熱處理來保證其聯結。最后，正如在圖8(c)中顯示的，第二硅基片21的非聯結表面通過研磨和拋光過程制成預先設定的厚度。通過這種方法，在氧化硅薄膜22上面形成一個優質的單晶硅薄膜。此后，如此形成的單晶硅層將被稱為“SOI層”。

這個SOI層在后面一個步驟中被進一步加工，形成一個控制電流裝置區。該控制電流裝置區是通過現已隱埋的氧化硅層22，以及稍后形成于第二硅基片21中V-形槽內的氧化膜22a和多晶硅膜23與縱向功率金屬氧化物半導體場效應晶體管(MOSFET)裝置區介電分離的。

這里，隱埋的氧化薄膜22被加工為所需的模式，其根據在SOI層內的頂部形成的控制電流裝置的模式來決定。因此，在SOI層的表面上形成該裝置的早期過程步驟中，很有必要完成光刻掩模圖型及隱埋的氧化薄膜22的圖型的校準。然而，由于被上面的SOI層所覆蓋，隱埋的氧化薄膜的模式用可見光無法觀察到。

一種用于觀察埋于聯接的硅基片內的結構的方法是用從紅外光轉換過來的圖像。與這有關的日本特許出愿公開平2-312220號中，揭示了一種基于此方法的校準器例子。這種儀器用于每一基片上形成有裝置層的多個基片的校準。

現在將針對隱埋的氧化物薄膜圖型及掩模圖型的校準方法參照圖7進行說明，該方法應用紅外校準器的原理。圖7顯示了生產一個聯接SOI基片的最初光校準階段中的SOI基片及一個光刻掩模的剖面圖。在第一硅基片10內形成包含用于裝置分離的氧化物薄膜1b和用于校準的氧化物薄膜1a的氧化物薄膜圖型。在第一硅基片10的表面的頂端聯接一個SOI層20b從而構成一個聯接的基片。在此SOI層20b的其它面上提供一個光刻膠薄膜3。在聯接基片的上面是具有5A及5B掩膜圖型的作為光掩膜的石英基片4，石英基片4和聯接的SOI基片均被設計成可移動的模式(一個晶片夾具及其它裝置未顯示出)。

應用這種結構，通過由置于硅基片10下面的紅外輻射源發射出的紅外光6傳輸的圖像來完成校準掩模圖型5A和校準氧化物薄膜圖型1a的校準。

這種傳輸來的紅外圖像通過兩個或更多的紅外顯微鏡來觀察。

通常，廣泛應用的可見光校準器不能用于校準圖型埋于其內的SOI基片的校準，因此很有必要另外提供一個紅外輻射源，一個紅外顯微鏡，一個傳輸紅外輻射的晶片夾盤等。另外，由于用了一個紅外源從而不能照射基片的整個表面而使視野受到了限制，并且由于傳輸來的圖像的低對比度使得識別細微校準圖型的形狀及由此完成校準存在一定困難。這自然產生了大約±1μm的低校準精度的問題。因此，由于校準的失誤造成的偏差已不可必免地損害了裝置的性能。

為了克服上述已有技術的不足，本發明的一個目的是提供一個帶有可以應用可見光校準器的校準圖型的SOI基片及制作此類SOI基片的方法。